Punktfaste glasssystemer som oppfyller dette arkitektoniske kravet er spesielt populære i bakkeinnganger eller offentlige områder.Nyere teknologiske fremskritt har tillatt bruk av lim med ekstremt høy styrke for å feste disse store pimpsteinene til tilbehør uten å måtte bore hull i glasset.
Den typiske grunnplasseringen øker sannsynligheten for at systemet må fungere som et beskyttende lag for beboere i bygningen, og dette kravet overstiger eller overgår typiske vindlastkrav.Noen tester er gjort på punktfestesystemet for boring, men ikke på bindingsmetoden.
Hensikten med denne artikkelen er å registrere en simuleringstest ved bruk av et sjokkrør med eksplosive ladninger for å simulere en eksplosjon for å simulere virkningen av en eksplosiv last på en limt gjennomsiktig komponent.Disse variablene inkluderer eksplosjonsbelastningen definert av ASTM F2912 [1], som utføres på en tynn plate med en SGP-ionomersandwich.Denne forskningen er første gang den kan kvantifisere den potensielle eksplosive ytelsen for storskala testing og arkitektonisk design.Fest fire TSSA-beslag med en diameter på 60 mm (2,36 tommer) til en glassplate som måler 1524 x 1524 mm (60 tommer x 60 tommer).
De fire komponentene lastet til 48,3 kPa (7 psi) eller lavere skadet eller påvirket ikke TSSA og glass.Fem komponenter ble lastet under trykk over 62 kPa (9 psi), og fire av de fem komponentene viste glassbrudd, noe som førte til at glasset forskjøv seg fra åpningen.I alle tilfeller forble TSSA festet til metallbeslagene, og ingen funksjonsfeil, vedheft eller binding ble funnet.Testing har vist at, i samsvar med kravene i AAMA 510-14, kan den testede TSSA-designen gi et effektivt sikkerhetssystem under en belastning på 48,3 kPa (7 psi) eller lavere.Dataene som genereres her kan brukes til å konstruere TSSA-systemet for å møte den spesifiserte belastningen.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) er den avanserte påføringseksperten for Dow Cornings høyytelses silikoner.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) er en Dow Corning høyytelses konstruksjonsindustriforsker som er en Dow Corning silikon- og ASTM-forsker.
Det strukturelle silikonfestet til glasspaneler har blitt brukt i nesten 50 år for å forbedre estetikken og ytelsen til moderne bygninger [2] [3] [4] [5].Festemetoden kan gjøre den glatte kontinuerlige ytterveggen med høy gjennomsiktighet.Ønsket om økt åpenhet i arkitektur førte til utvikling og bruk av kabelnettvegger og boltstøttede yttervegger.Arkitektonisk utfordrende landemerkebygg vil inkludere dagens moderne teknologi og må overholde lokale bygge- og sikkerhetsforskrifter og standarder.
Det transparente strukturelle silikonlimet (TSSA) har blitt studert, og en metode for å støtte glasset med boltfestedeler i stedet for å bore hull er foreslått [6] [7].Den transparente limteknologien med styrke, vedheft og holdbarhet har en rekke fysiske egenskaper som gjør at gardinveggdesignere kan designe koblingssystemet på en unik og ny måte.
Rundt, rektangulært og trekantet tilbehør som møter estetikk og strukturell ytelse er enkelt å designe.TSSA herdes sammen med det laminerte glasset som behandles i en autoklav.Etter å ha fjernet materialet fra autoklavsyklusen, kan 100 % verifiseringstesten fullføres.Denne kvalitetssikringsfordelen er unik for TSSA fordi den kan gi umiddelbar tilbakemelding på den strukturelle integriteten til sammenstillingen.
Slagmotstanden [8] og støtdempningseffekten til konvensjonelle strukturelle silikonmaterialer har blitt studert [9].Wolf et al.levert data generert av Universitetet i Stuttgart.Disse dataene viser at sammenlignet med den kvasistatiske tøyningshastigheten spesifisert i ASTM C1135, er strekkstyrken til det strukturelle silikonmaterialet ved en ultimat tøyningshastighet på 5m/s (197in/s).Styrke og forlengelse øker.Indikerer forholdet mellom tøyning og fysiske egenskaper.
Siden TSSA er et svært elastisk materiale med høyere modul og styrke enn strukturell silikon, forventes det å følge samme generelle ytelse.Selv om det ikke er utført laboratorietester med høye tøyningsrater, kan det forventes at den høye tøyningshastigheten i eksplosjonen ikke vil påvirke styrken.
Det boltede glasset har blitt testet, oppfyller eksplosjonsreduserende standarder [11], og ble stilt ut på Glass Performance Day 2013.De visuelle resultatene viser tydelig fordelene ved å mekanisk fikse glasset etter at glasset er knust.For systemer med ren limfeste vil dette være en utfordring.
Rammen er laget av amerikansk standard stålkanal med dimensjoner på 151 mm dybde x 48,8 mm bredde x 5,08 mm banetykkelse (6” x 1,92” x 0,20”), vanligvis kalt C 6” x 8,2# spor.C-kanalene er sveiset sammen i hjørnene, og en 9 mm (0,375 tommer) tykk trekantet seksjon er sveiset i hjørnene, satt tilbake fra overflaten av rammen.Et 18 mm (0,71 ″) hull ble boret i platen slik at en bolt med en diameter på 14 mm (0,55 ″) lett kan settes inn i den.
TSSA metallbeslag med en diameter på 60 mm (2,36 tommer) er 50 mm (2 tommer) fra hvert hjørne.Påfør fire beslag på hvert glassstykke for å gjøre alt symmetrisk.Den unike egenskapen til TSSA er at den kan plasseres nær kanten av glasset.Boretilbehør for mekanisk festing i glass har spesifikke dimensjoner fra kanten, som må innarbeides i designet og må bores før herding.
Størrelsen nær kanten forbedrer gjennomsiktigheten av det ferdige systemet, og reduserer samtidig adhesjonen til stjernefugen på grunn av det lavere dreiemomentet på den typiske stjernefugen.Glasset som er valgt for dette prosjektet er to 6 mm (1/4″) herdet transparente 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) lag laminert med Sentry Glass Plus (SGP) ionomer mellomfilm 1,52 mm (0,060).
En 1 mm (0,040 tommer) tykk TSSA-skive påføres en 60 mm (2,36 tommer) diameter grunnet rustfritt stålbeslag.Primeren er designet for å forbedre holdbarheten til vedheft til rustfritt stål og er en blanding av silan og titanat i et løsemiddel.Metallskiven presses mot glasset med en målt kraft på 0,7 MPa (100 psi) i ett minutt for å gi fukting og kontakt.Plasser komponentene i en autoklav som når 11,9 bar (175 psi) og 133 C° (272°F), slik at TSSA kan nå den 30-minutters bløtleggingstiden som kreves for herding og liming i autoklaven.
Etter at autoklaven er fullført og avkjølt, inspiser hver TSSA-kobling og stram den til 55Nm (40,6 fot pund) for å vise en standardbelastning på 1,3 MPa (190 psi).Tilbehør for TSSA leveres av Sadev og er identifisert som R1006 TSSA-tilbehør.
Monter hoveddelen av tilbehøret til herdeskiven på glasset og senk den ned i stålrammen.Juster og fest mutrene på boltene slik at det utvendige glasset er i flukt med utsiden av stålrammen.Skjøten på 13 mm x 13 mm (1/2” x½”) som omgir glassomkretsen er forseglet med en todelt struktur av silikon slik at trykkbelastningstesten kan begynne neste dag.
Testen ble utført med et sjokkrør ved Explosives Research Laboratory ved University of Kentucky.Det støtdempende røret er sammensatt av en forsterket stålkropp, som kan installere enheter opptil 3,7 x 3,7 m på forsiden.
Anslagsrøret drives ved å plassere eksplosiver langs lengden av eksplosjonsrøret for å simulere de positive og negative fasene av eksplosjonshendelsen [12] [13].Sett hele glass- og stålrammen inn i det støtdempende røret for testing, som vist i figur 4.
Fire trykksensorer er installert inne i sjokkrøret, slik at trykket og pulsen kan måles nøyaktig.To digitale videokameraer og et digitalt speilreflekskamera ble brukt til å ta opp testen.
MREL Ranger HR høyhastighetskamera plassert nær vinduet utenfor sjokkrøret fanget testen med 500 bilder per sekund.Sett en 20 kHz avbøyningslaserpost nær vinduet for å måle avbøyningen i midten av vinduet.
De fire rammekomponentene ble testet ni ganger totalt.Hvis glasset ikke forlater åpningen, test komponenten på nytt under høyere trykk og slag.I hvert tilfelle registreres måltrykk og impuls- og glassdeformasjonsdata.Deretter blir hver test også vurdert i henhold til AAMA 510-14 [Festestration System Frivillige retningslinjer for eksplosjonsfare].
Som beskrevet ovenfor ble fire rammesammenstillinger testet inntil glasset ble fjernet fra åpningen til sprengningsporten.Målet med den første testen er å nå 69 kPa ved en puls på 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).Under den påførte belastningen knuste glassvinduet og løsnet fra rammen.Sadev-punktbeslag får TSSA til å feste seg til knust herdet glass.Da det herdede glasset knuste, forlot glasset åpningen etter en avbøyning på omtrent 100 mm (4 tommer).
Under betingelse av økende kontinuerlig belastning, ble rammen 2 testet 3 ganger.Resultatene viste at feilen ikke oppsto før trykket nådde 69 kPa (10 psi).De målte trykkene på 44,3 kPa (6,42 psi) og 45,4 kPa (6,59 psi) vil ikke påvirke integriteten til komponenten.Under det målte trykket på 62 kPa (9 psi) forårsaket avbøyningen av glasset brudd, og etterlot glassvinduet i åpningen.Alt TSSA-tilbehør er festet med knust herdet glass, det samme som i figur 7.
Under betingelsen med økende kontinuerlig belastning, ble rammen 3 testet to ganger.Resultatene viste at feilen ikke oppsto før trykket nådde målet 69 kPa (10 psi).Det målte trykket på 48,4 kPa (7,03) psi vil ikke påvirke integriteten til komponenten.Datainnsamlingen tillot ikke avbøyning, men visuell observasjon fra videoen viste at avbøyningen av ramme 2 test 3 og ramme 4 test 7 var like.Under måletrykket på 64 kPa (9,28 psi) resulterte nedbøyningen av glasset målt ved 190,5 mm (7,5 ″) i brudd, og etterlot glassvinduet i åpningen.Alt TSSA-tilbehør er festet med knust herdet glass, det samme som figur 7.
Med økende kontinuerlig belastning ble rammen 4 testet 3 ganger.Resultatene viste at feilen ikke oppsto før trykket nådde målet 10 psi for andre gang.De målte trykkene på 46,8 kPa (6,79) og 64,9 kPa (9,42 psi) vil ikke påvirke integriteten til komponenten.I test #8 ble glasset målt til å bøye 100 mm (4 tommer).Det forventes at denne belastningen vil føre til at glasset går i stykker, men andre datapunkter kan innhentes.
I test #9 bøyde det målte trykket på 65,9 kPa (9,56 psi) glasset med 190,5 mm (7,5 tommer) og forårsaket brudd, og etterlot glassvinduet i åpningen.Alt TSSA-tilbehør er festet med det samme knuste herdede glasset som i figur 7 I alle tilfeller kan tilbehøret enkelt fjernes fra stålrammen uten noen åpenbar skade.
TSSA for hver test forblir uendret.Etter testen, når glasset forblir intakt, er det ingen visuell endring i TSSA.Høyhastighetsvideoen viser glasset som knuses midt på spennet og deretter forlate åpningen.
Fra sammenligningen av glassfeil og ingen svikt i figur 8 og figur 9, er det interessant å merke seg at glassbruddmodusen skjer langt unna festepunktet, noe som indikerer at den ubundne delen av glasset har nådd bøyepunktet, som nærmer seg raskt. Den sprø flytegrensen til glass er i forhold til den delen som forblir bundet.
Dette indikerer at under testen vil de ødelagte platene i disse delene sannsynligvis bevege seg under skjærkrefter.Ved å kombinere dette prinsippet og observasjonen av at feilmodusen ser ut til å være sprø glasstykkelsen ved limgrensesnittet, ettersom den foreskrevne belastningen øker, bør ytelsen forbedres ved å øke glasstykkelsen eller kontrollere avbøyningen på andre måter.
Test 8 av Frame 4 er en hyggelig overraskelse i testanlegget.Selv om glasset ikke er skadet slik at rammen kan testes på nytt, kan TSSA og omliggende tetningslister fortsatt opprettholde denne store belastningen.TSSA-systemet bruker fire 60 mm-fester for å støtte glasset.Designvindlastene er strømførende og permanente laster, begge ved 2,5 kPa (50 psf).Dette er en moderat design, med ideell arkitektonisk åpenhet, viser ekstremt høye belastninger, og TSSA forblir intakt.
Denne studien ble utført for å avgjøre om den adhesive adhesjonen til glasssystemet har noen iboende farer eller defekter når det gjelder lave krav til sandblåseytelse.Tydeligvis er et enkelt 60 mm TSSA-tilbehørssystem installert nær kanten av glasset og har ytelsen til glasset knuser.Når glasset er designet for å motstå brudd, er TSSA en levedyktig koblingsmetode som kan gi en viss grad av beskyttelse samtidig som bygningens krav til transparens og åpenhet opprettholdes.
I henhold til ASTM F2912-17-standarden når de testede vinduskomponentene H1-farenivået på C1-standardnivået.Sadev R1006-tilbehøret som ble brukt i studien påvirkes ikke.
Det herdede glasset som brukes i denne studien er det "svake leddet" i systemet.Når glasset er knust, kan ikke TSSA og den omkringliggende tetningslisten beholde en stor mengde glass, fordi en liten mengde glassfragmenter forblir på silikonmaterialet.
Fra et design- og ytelsessynspunkt har TSSA-limsystemet vist seg å gi et høyt beskyttelsesnivå i fasadekomponenter av eksplosiv kvalitet på det innledende nivået av eksplosive ytelsesindikatorer, som har blitt allment akseptert av industrien.Den testede fasaden viser at når eksplosjonsfaren er mellom 41,4 kPa (6 psi) og 69 kPa (10 psi), er ytelsen på farenivået betydelig forskjellig.
Det er imidlertid viktig at forskjellen i fareklassifisering ikke kan tilskrives adhesivsvikt som indikert av den kohesive sviktmodusen til lim og glassfragmenter mellom fareterskelene.I følge observasjoner er størrelsen på glasset riktig justert for å minimere nedbøyning for å forhindre sprøhet på grunn av økt skjærrespons ved grensesnittet mellom bøying og feste, noe som ser ut til å være en nøkkelfaktor i ytelsen.
Fremtidige design kan være i stand til å redusere farenivået under høyere belastninger ved å øke tykkelsen på glasset, fikse posisjonen til punktet i forhold til kanten og øke kontaktdiameteren til limet.
[1] ASTM F2912-17 standard glassfiberspesifikasjon, glass- og glasssystemer underlagt høye høydebelastninger, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2 ] Hilliard, JR, Paris, CJ og Peterson, CO, Jr., "Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems", ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, s.67-99 sider.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz og Gladstone, M. , "Seismic Performance of Structural Silica Glass", Building Sealing, Sealant, Glass and Waterproof Technology, bind 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, redaktør, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, s. 46-59.[4] Carbary, LD, "Review of Durability and Performance of Silicone Structural Glass Window Systems", Glass Performance Day, Tampere Finland, juni 2007, Conference Proceedings, side 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD og Takish, MS, "Performance of Silicone Structural Adhesives", Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ University of Paris, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989 Years, s. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. og Carbary L. D, “Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) Foreløpig vurdering av det mekaniske egenskaper og holdbarhet av stålet", The Fourth International Durability Symposium "Construction Sealants and Adhesives", ASTM International Magazine, publisert online, august 2011, bind 8, utgave 10 (11. november 2011 måned), JAI 104084, tilgjengelig fra følgende nettsted : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Silikonlim med transparent struktur, Glass Performance Day, Tampere, Finland, juni 2011, Proceedings of the meeting, side 650-653.[8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., “New Generation Structural Silica Glass” Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [ 9 ] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf og Sigurd Sitte “Vurdering av silikongummiforseglinger i utformingen av skuddsikre vinduer og gardinvegger med høye bevegelsesrater”, ASTM International Magazine, utgave 1. 6. Papir nr. 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, Standard Test Method for Determining the Tensile Adhesion Performance of Structural Sealants, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2015, https:///doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T. , "Progress in Explosion-proof Bolt-Fixed Glass", Glass Performance Day, juni 2103, møtereferat, s. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standard testmetode for glass- og glasssystemer utsatt for høy vindbelastning , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad og Braden T .Lusk."En ny metode for å bestemme responsen til anti-eksplosive glasssystemer på eksplosive belastninger."Metrisk 45,6 (2012): 1471-1479.[14] "Frivillige retningslinjer for å redusere eksplosjonsfaren ved vertikale vindussystemer" AAMA 510-14.